JP5220284B2 - フィルム巻き取りロールの回転機構 - Google Patents

Description

本発明は、フィルムを巻き取るためのロールを、一定の速度で連続回転させるために用いるフィルム巻き取りロールの回転機構に関するものである。さらに詳しくは、歯車式減速機を介して得られる減速回転によりフィルム巻き取りロールを一定の速度で連続回転させるフィルム巻き取りロールの回転機構に関するものである。

フィルム巻取り用ロールの回転機構は、一定の張力でロール外周面にフィルムが密に巻き取られるように、ロールを一定の速度で連続回転できるものでなければならない。回転機構に歯車式減速機を用いた場合には、その角度伝達誤差を起振源として、回転機構およびロールを含む振動系が振動する。発生した振動が振動系の固有振動数に一致した場合には共振状態に陥り、ロール回転速度に大きな変動が生じ、フィルムを適切な状態で巻き取ることができない。

特に、波動歯車減速機を用いる場合には、波動発生器によって可撓性外歯歯車の各部分が繰り返し半径方向に撓められながら、剛性内歯歯車との間で噛み合い状態、噛み合いの解除状態が繰り返される。例えば、楕円形の波動発生器を用いて可撓性外歯歯車を楕円形に撓める場合には、波動発生器１回転当り、可撓性外歯歯車の各部分が半径方向に２周期の割合で撓む。このような撓みに起因して、波動歯車減速機には固有の回転ムラが発生する。

歯車式減速機を用いたロール回転機構では、歯車式減速機の角度伝達誤差に起因する速度変動がロール回転機構の振動系において増幅され、速度変動が大きくなる可能性が高い。このために、一定速度でロールを連続回転させることが困難である。従来においては、ロールを一定速度で連続回転させるために用いるロール回転機構には、回転ムラの少ないトラクションドライブ方式の減速機が用いられている。

なお、ロールの回転機構としては、特許文献１に開示のものがある。ここに開示されているローラ回転伝達機構は、モータの回転を、プーリおよびベルトからなる減速機構を介して減速して、オルダム継手を介してローラ回転軸に伝達するように構成されている。
特開平６−２７３７６６号公報

トラクションドライブ方式の減速機は一般に歯車式減速機より高価である。また、ベルト・プーリ式のものはロール回転軸に同軸状態に取り付けることができず、その外周側に設置スペースを確保する必要がある。

本発明の課題は、このような点に鑑みて、歯車式減速機を用いて一定の速度でフィルム巻き取りロールを連続回転させることのできるフィルム巻き取りロールの回転機構を提案することにある。

上記の課題を解決するために、本発明は、フィルム巻き取りロールの外周面に一定の張力でフィルムが巻き取られるように、当該フィルム巻き取りロールを一定速度で連続回転させるためのフィルム巻き取りロールの回転機構であって、
モータと、
このモータの出力回転を減速するための歯車式減速機と、
この歯車式減速機の減速出力回転を前記フィルム巻き取りロールに伝達するための軸継手とを有し、
この軸継手は、前記歯車式減速機の側に位置する駆動側軸部と前記フィルム巻き取りロールの側に位置する従動側軸部の間を、その中心軸線回りに遊びのある状態で連結しており、
前記軸継手は、前記駆動側軸部に同軸状態に取り付けた駆動側円板と、前記従動側軸部に同軸状態に取り付けた従動側円板と、前記駆動側円板および前記従動側円板の間に配置されたインサート円板とを備えたオルダム継手であり、
前記インサート円板は、前記駆動側円板に対峙している入力側の端面に、当該端面における第１直径線の方向に延びる一定幅の第１突起が形成され、前記従動側円板に対峙している出力側の端面に、前記第１直径線に直交する第２直径線の方向に延びる一定幅の第２突起が形成され、前記第１突起および前記第２突起は、それぞれ同一幅の突起であり、
前記第１突起は、前記駆動側円板の端面に形成されている第１矩形溝に、前記第１直径線の方向にスライド可能な状態で差し込まれ、
前記第２突起は、前記従動側円板の端面に形成されている第２矩形溝に、前記第２直径線の方向にスライド可能な状態で差し込まれており、
前記遊びをα、前記第１、第２突起の幅を２Ａとすると、前記駆動側円板の前記第１矩形溝は、その幅が２Ａ＋αであり、前記第１直径線を中心として、当該駆動側円板の回転方向の手前側に幅Ａであり、反対側に、これよりも前記遊びαだけ大きな幅Ａ＋αとされ、
前記従動側円板の前記第２矩形溝は、その幅が２Ａ＋αであり、前記第２直径線を中心として、前記回転方向に幅Ａであり、反対側に、前記遊びαだけ大きな幅Ａ＋αとされていることを特徴としている。

本発明のフィルム巻き取りロールの回転機構（以下、単に「ロール回転機構」と呼ぶ。）では、歯車式減速機とフィルム巻き取りロール（以下、単に「ロール」と呼ぶ。）の間の回転力伝達経路に配置されている軸継手として、その中心軸線回りに遊びを設けたものを用いている。ロールを一定速度で連続回転させると、軸継手は、回転方向には遊びがなく、回転方向とは逆方向には遊びのある状態に保持され、回転トルクが伝達される。しかるに、遊びがあるので、軸継手の部分において振動伝達経路が遮断されている。よって、歯車式減速機からロールに振動が伝達されることがないので、ロールおよびその回転機構の振動系が歯車式減速機の振動に共振して、ロールに大きな回転ムラが生ずることを防止できる。この結果、ロールを一定速度で連続回転する状態を維持できる。

また、前記歯車式減速機として波動歯車減速機を用いることができる。波動歯車減速機は、剛性内歯歯車と、この内側に同心状に配置された可撓性外歯歯車と、この可撓性外歯歯車を半径方向に撓めて、前記剛性内歯歯車に部分的に噛み合わせ、回転に伴って両歯車の噛み合い位置を円周方向に移動させる波動発生器とを備えている。

本発明のロール回転機構では、歯車式減速機とロールの間の回転力伝達経路に軸継手を介在させ、この軸継手として、その中心軸線回りに遊びのあるものを用いている。軸継手によって、ロール回転機構の歯車式減速機からロールへの振動伝達経路が遮断される。よって、歯車式減速機の振動によってロールが共振してロールの回転ムラが大きくなるという弊害を回避できる。このために、歯車式減速機を用いてロールを速度変動なく一定速度で連続回転させることのできるロール回転機構を実現できる。

以下に、図面を参照して、本発明を適用したロール回転機構の実施の形態を説明する。

図１は本発明を適用したロール回転機構の一例を示す概略構成図である。本例のロール回転機構１は、フィルム巻き取りロール１０を一定速度で同一方向に連続回転させるためのものである。ロール回転機構１は、モータ２と、波動歯車減速機３と、オルダム継手４を有しており、これらがこの順序で同軸状態に連結されている。モータ２の出力回転が、波動歯車減速機３を介して減速された後に、オルダム継手４を介して、フィルム巻取りロール１０に伝達されるようになっている。

波動歯車減速機３は、円環状の剛性内歯歯車３１と、この内側に同心状に配置されたカップ状の可撓性外歯歯車３２と、この可撓性外歯歯車３２の内部に嵌め込まれている楕円形輪郭の波動発生器３３とを備えている。カップ状の可撓性外歯歯車３２は波動発生器３３によって楕円形に撓められている。波動発生器３の入力側の端面には同軸状態でカップリング６を介してモータ２の出力軸２１が連結固定されている。カップ状の可撓性外歯歯車３２におけるカップ形状の底に該当する部分には厚肉の円盤状のボス３２ａが形成されており、ここには同軸状態に減速回転出力軸３４（駆動側軸部）が連結固定されている。

剛性内歯歯車３１は固定側の取り付けフレーム７に固定されている。波動発生器３３がモータ１によって高速回転すると、両歯車３１、３２の噛み合い位置が円周方向に移動する。両歯車３１、３２には２ｎ枚（ｎは正の整数）、通常は２枚の歯数差があり、この歯数差に起因して両歯車３１、３２には相対回転が発生する。剛性内歯歯車３１が回転しないように固定されているので、可撓性外歯歯車３２が回転し、ここに連結されている減速回転出力軸３４から減速回転が出力される。

波動歯車減速機３とフィルム巻き取りロール１０の間を連結しているオルダム継手４は、駆動側円板４１と、従動側円板４２と、これらの間に配置されているインサート円板４３を備えている。駆動側円板４１の減速側端面には減速回転出力軸３４が同軸状態で連結固定されている。従動側円板４２のロール側端面には、フィルム巻き取りロール１０の一方の端面から延びているロール回転軸１１の一方の軸端部１１ａ（従動側軸部）が同軸状態で連結固定されている。本例のオルダム継手４は一般的なものと基本的に同一構成であるが、その中心軸線４ａ回りに遊び（ガタ）のある状態で、これら三部材が連結されている点が相違している。

図２は、オルダム継手４の駆動側円板４１のインサート円板側の端面図、従動側円板４２のインサート円板側の端面図、インサート円板４３の斜視図、およびインサート円板４３の断面図である。

インサート円板４３は、中心穴４３ａを備え、その入力側の端面には、直径線Ｌ１の方向に延びる一対の一定幅２Ａの矩形断面をした突起４３ｂが形成されている。インサート円板４３の出力側の端面には、直径線Ｌ１と直交する直径線Ｌ２の方向に延びる一対の一定幅２Ａの矩形断面形状をした突起４３ｃが形成されている。入力側の突起４３ｂは、入力側の駆動側円板４１の端面に形成されている矩形溝４１ｂにスライド可能な状態で差し込まれており、出力側の突起４３ｃは出力側の従動側円板４２の端面に形成されている矩形溝４２ｃにスライド可能な状態で差し込まれている。

ここで、入力側の駆動側円板４１の矩形溝４１ｂの幅は（２Ａ＋α）であり、直径線Ｌ１を中心として、回転方向Ｒの手前側に幅Ａであり、反対側に、これよりも僅かにαだけ大きな幅（Ａ＋α）とされている。出力側の従動側円板４２の矩形溝４２ｃの幅も（２Ａ＋α）であり、直径線Ｌ２を中心として、回転方向Ｒの方向に幅Ａであり、反対側に、これよりも僅かにαだけ大きな幅（Ａ＋α）とされている。この結果、インサート円板４３は、駆動側円板４１および従動側円板４２に対して、それぞれ、その中心軸線４ａ回りに遊びαのある状態で連結されている。

このように構成した本例のロール回転機構１の動作を説明する。モータ２の回転は、波動歯車減速機３を介して減速されて、オルダム継手４を介してロール１０の回転軸１１に伝達される。オルダム継手４では次の状態で回転が伝達される。

駆動側円板４１とインサート円板４３の間では、駆動側円板４１の矩形溝４１ｂにおける側面４１１がインサート円板４３の突起４３ｂの側面に当り、反対側の側面４１２と突起４３ｂの対応する側面の間には遊びαができる。インサート円板４３と従動側円板４２の間では、インサート円板４３の突起４３ｃにおける回転方向Ｒの側面４３１が従動側円板４２の矩形溝４２ａの側面４２１に当り、反対側の側面４３２と矩形溝４２ｃの側面４２２の間には遊びαができる。

したがって、回転状態においては、波動歯車減速機３とロール１０の間の振動伝達経路は、当該オルダム継手４において実質的に遮断された状態になり、波動歯車減速機３で発生した振動がロール１０の側には伝達しない。また、伝達したとしても、振動系が共振してロール１０に大きな回転ムラが発生するという弊害は発生しない。このため、ロール１０を、回転ムラ無く一定速度で連続回転させることができる。

（その他の実施の形態）
上記の例では、オルダム継手を用いているが、中心軸線回りに遊びのある状態で駆動側軸部および従動側軸部を連結できる継手であればよい。また、歯車式減速機としては波動歯車減速機以外の形式のものを用いることもできる。さらに、上記の例はフィルム巻き取りロールのロール回転機構に関するものであるが、本発明はフィルム巻き取りロール以外のロールを一定速度で連続回転するためのロール回転機構にも適用可能なことは勿論である。

本発明を適用したロール回転機構の概略構成図である。 （ａ）〜（ｄ）は、図１のロール回転機構のオルダム継手における駆動側円板のインサート円板側の端面図、従動側円板のインサート円板側の端面図、インサート円板の斜視図、およびインサート円板の断面図である。

符号の説明

１ ロール回転機構
２ モータ
３ 波動歯車減速機
４ オルダム継手
４ａ 中心軸線
１０ フィルム巻き取りロール
１１ 回転軸
４１ 駆動側円板
４２ 従動側円板
４３ インサート円板
４３ｂ、４３ｃ 突起
４１１、４２１ 矩形溝の側面
４１２、４２２ 矩形溝の側面
４３１、４３２ 突起の側面
α 遊び
Ｒ 回転方向

Claims (2)

1. フィルム巻き取りロールの外周面に一定の張力でフィルムが巻き取られるように、当該フィルム巻き取りロールを一定速度で連続回転させるためのフィルム巻き取りロールの回転機構であって、
   モータと、
   このモータの出力回転を減速するための歯車式減速機と、
   この歯車式減速機の減速出力回転を前記フィルム巻き取りロールに伝達するための軸継手とを有し、
   この軸継手は、前記歯車式減速機の側に位置する駆動側軸部と前記フィルム巻き取りロールの側に位置する従動側軸部の間を、その中心軸線回りに遊びのある状態で連結しており、
   前記軸継手は、前記駆動側軸部に同軸状態に取り付けた駆動側円板と、前記従動側軸部に同軸状態に取り付けた従動側円板と、前記駆動側円板および前記従動側円板の間に配置されたインサート円板とを備えたオルダム継手であり、
   前記インサート円板は、前記駆動側円板に対峙している入力側の端面に、当該端面における第１直径線の方向に延びる一定幅の第１突起が形成され、前記従動側円板に対峙している出力側の端面に、前記第１直径線に直交する第２直径線の方向に延びる一定幅の第２突起が形成され、前記第１突起および前記第２突起は、それぞれ同一幅の突起であり、
   前記第１突起は、前記駆動側円板の端面に形成されている第１矩形溝に、前記第１直径線の方向にスライド可能な状態で差し込まれ、
   前記第２突起は、前記従動側円板の端面に形成されている第２矩形溝に、前記第２直径線の方向にスライド可能な状態で差し込まれており、
   前記遊びをα、前記第１、第２突起の幅を２Ａとすると、前記駆動側円板の前記第１矩形溝は、その幅が２Ａ＋αであり、前記第１直径線を中心として、当該駆動側円板の回転方向の手前側に幅Ａであり、反対側に、これよりも前記遊びαだけ大きな幅Ａ＋αとされ、
   前記従動側円板の前記第２矩形溝は、その幅が２Ａ＋αであり、前記第２直径線を中心として、前記回転方向に幅Ａであり、反対側に、前記遊びαだけ大きな幅Ａ＋αとされていることを特徴とするフィルム巻き取りロールの回転機構。
2. 請求項１において、
   前記歯車式減速機は、
   剛性内歯歯車と、
   この内側に同心状に配置された可撓性外歯歯車と、
   この可撓性外歯歯車を半径方向に撓めて、前記剛性内歯歯車に部分的に噛み合わせ、回転に伴って両歯車の噛み合い位置を円周方向に移動させる波動発生器とを備えている波動歯車減速機であることを特徴とするフィルム巻き取りロールの回転機構。

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